主动转向的形式和工作原理.ppt

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1、主动转向的形式和工作原理编制：王福桂2009.03.02前言：现代汽车转向发展历程1、主动前轮转向系统（ActiveFrontSteering）概述：2、主动转向系统组成及核心部件结构3、主动转向机构解析4、主动转向系统工作原理5、系统安全性设计6、主动转向系统功能7、结束语前言：现代汽车转向发展历程现代车辆转向系统发展至今大致可以划分为5个阶段:液压伺服转向电子伺服转向电动助力转向（EPS）主动转向(AFS)线控转向（SBW）这5种转向系统的集成度和功能范围依次递增，其中电子伺服转向相对于传统液压伺服转

2、向最大的优点在于，通过引入传感器技术，使转向助力大小可以根据车速而变化；而EPS系统在此基础上还具有主动阻尼功能和主动回正功能。1、主动前轮转向系统（ActiveFrontSteering）概述：主动转向系统能够实现独立于驾驶员的转向干预，从而达到主动改变前轮转向角的目的。该系统具有可变传动比设计：传统的转向系统不论车速快慢，都采用18：1的固定传动比率，这表示方向盘转向18度，车轮转动1度。而宝马主动式转向系统的比率则在一定的范围内，从静止状态的10：1到高速时的20：1。也就是说，当方向盘转动半圈(

3、180度)时，车速若低，车轮就转动18度，车速若高，则车轮只转动不足9度。因此在低速状态下传动比较小，使转向更加直接，以减少转向盘的转动圈数，提高车辆的灵活性和操控性；在高速行驶时转向传动比较大，降低高速下的转向灵敏度，提高车辆的稳定性和安全性。2、主动转向系统组成及核心部件结构1动态稳定控制传感器5储液罐2转向管柱6转向机3主动转向控制单元7动力转向泵4主动转向执行单元8转向系统冷却器图1-1宝马主动转向系统保留了传统转向系统中的机械构件，包括方向盘、转向柱、齿轮齿条转向机以及转向横拉杆等。其最大特点就

4、是在转向盘和齿轮齿条转向机之间的转向柱上集成了一套双行星齿轮机构，用于向转向轮提供叠加转向角。图1-2除传统的转向机械构件外，宝马主动转向系统主要包括两大核心部件：1）1套双行星齿轮机构，通过叠加转向角实现变传动比功能。2）Servtronic电子伺服转向系统，用于实现转向助力功能。3、主动转向机构解析图1-3图1-4图1-54、主动转向系统工作原理图1-6主动式转向系统的控制组件与引擎的电子零件、动态稳定控制系统(DSC)和两只偏航率传感器相联相通。依据这些系统提供的信息，它以平均每秒100次的运算速度

5、，提供最实时、最理想的转向角度。系统通过测量转向角度，可以掌握驾驶者的意图。动态稳定控制系统依据车轮转动的圈数可以计算出车速，而偏航率传感器则可随时监控车辆垂直轴的稳定性。这套机构包括两副行星齿轮机构，共用一个行星架进行动力传递。主动太阳轮2与转向盘相连，将转向盘上输入的转向角经由行星架传递给行星齿轮副3。而行星齿轮副6具有两个转向输入自由度，一个是行星架传递的转向盘转角，另一个是由伺服电机通过一个自锁式蜗轮蜗杆驱动的齿圈输入，即所谓的叠加转角输入。太阳轮11作为输出轴，其输出的转向角度是由转向盘转向角度

6、与伺服电机驱动的转向角度叠加得到，也就是汽车的实际转向角度。低速时，伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相同，叠加后增加了实际的转向角度，可以减少转向力的需求。高速时，伺服电机驱动的行星架转动方向与转向盘转动相反，叠加后减少了实际的转向角度，转向过程会变得更为间接，提高了汽车的稳定性和安全性。该齿轮机构工作时具有如下3种驱动方式：a.伺服电机即涡轮固定不动时，转向盘转角通过主动太阳轮将动力传递给双行星齿轮机构中间的行星架，再由从动太阳轮输出。与此同时，前轴上的地面反力也通过相同的途径为驾驶员提供转向路

7、感，这也是在不装备主动转向系统的车辆上驾驶员对于前轮转向的操纵过程。b.转向盘不动，即主动太阳轮固定时，可由伺服电机驱动涡轮通过行星齿轮机构将动力传递给从动太阳轮。c.在通常情况下，主动太阳轮和伺服电机是共同工作的，车轮转角是驾驶员转向角和伺服电机调节转向角的叠加。该布置方式的优点：（1）保留了原来从转向盘到转向轮的机械连接,在电机发生故障时仍能保证转向安全性。（2）与传统转向系统相比,仅在转向管柱上加入双行星齿轮机构,而原有齿轮齿条转向器的摩擦及刚度条件不变,对驾驶员来说有利于保持原有的操纵感觉，由双行

8、星齿轮机构产生的作用反力矩,可通过改变原有的助力控制进行补偿。（3）双行星齿轮机构运行于低速条件,有利于减少噪声。（4）双行星齿轮机构与转向管柱、转向小齿轮集成在一起,使结构更加紧凑。（5）变传动比设计与常规转向系统的显著差别在于，宝马主动转向系统不仅能够对转向力矩进行调节，而且还可以对转向角度进行调整，使其与当前的车速达到完美匹配。其中的总转角δG等于驾驶员转向盘转角和伺服电机转角之和。式中，iD为转向系统总传动比；δs为转